两种重要丛生竹植硅体碳封存及其与土壤有效硅的关系

来源 :浙江农林大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:fuiegfiusbkufbakuefg
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植硅体(Phytolith)是植物硅化过程中在细胞壁、细胞腔和细胞间的空间形成的一种无定形的非晶质二氧化硅颗粒。植硅体在硅化的过程中会将少部分的有机碳封存其中,这部分碳就被称为植硅体封存有机碳(Phytolith-occluded organic carbon,Phyt OC),简称植硅体碳,它可以在土壤中稳定存在数千年甚至上万年之久,成为陆地植物生态系统长期碳封存的重要机制之一。与散生竹和混生竹相比,丛生竹秆形更为高大,生长更为迅速,根秆系统发达以及生物量巨大的特征使得其在生长过程中可以吸收更多的单硅酸,从而增加其植硅体和植硅体碳含量。麻竹(Dendrocalamus latiflorus Munro,DLM)、绿竹(Dendrocalamopsis oldhami(Munro)Keng f.,DOK)是我国两种重要的丛生竹竹种,科学并且准确的估算麻竹和绿竹植硅体碳储量对于研究整个丛生竹生态系统植硅体碳封存量有重要意义。本研究选取中国亚热带地区两种典型丛生竹(麻竹、绿竹)作为研究对象,采集其鲜叶、枝、秆样品,通过微波消解法提取其植硅体,并采用碱溶法测定植硅体中碳含量;同时采用四种浸提剂(醋酸-醋酸钠、柠檬酸、硫酸和水)提取土壤有效硅,并测定其土壤有效硅含量。旨在探讨麻竹和绿竹植硅体碳的封存速率和贮量,以便能更加精确估算丛生竹生态系统地上部植硅体碳封存量;同时,通过相关性分析,选出提取土壤有效硅的最佳浸提剂。主要结果及结论如下:1.麻竹和绿竹地上部植硅体碳比较研究表明:绿竹和麻竹叶中的Si含量分别为37.53±2.97 g·kg-1和34.05±1.38 g·kg-1,植硅体含量分别为100.80±6.46 g·kg-1和84.06±3.98 g·kg-1,绿竹叶中的Si和植硅体含量都大于麻竹叶;而竹叶中的植硅体碳含量则表现为麻竹大于绿竹,两者中的植硅体碳占干物质含量分别为1.64±0.16 g·kg-1和2.22±0.08 g·kg-1;绿竹和麻竹叶封存的植硅体碳储量分别为5.3kg·hm-2和6.3 kg·hm-2,同样表现为麻竹大于绿竹。而在枝和秆中,绿竹的Si和植硅体含量以及植硅体碳占干物质含量和植硅体碳储量均大于麻竹。绿竹和麻竹林地上部Phyt OC封存速率分别0.051-0.131 t-e-CO2·hm-2·a-1和0.0099-0.0139t-e-CO2·hm-2·a-1,以绿竹和麻竹的最高Phyt OC封存速率计算,我国绿竹林和麻竹林的地上植株部每年可分别封存1965.29 t CO2和1520.11 t CO2。2.麻竹和绿竹竹叶中植硅体碳相关性研究表明:Si含量与植硅体含量之间均呈极显著正相关关系(R2=0.6543,P<0.01;R2=0.7620,P<0.01),其中麻竹Si含量与植硅体含量之间的的相关系数高于绿竹。绿竹和麻竹叶片植硅体含量和干物质中的植硅体碳含量之间均没有显著相关性。绿竹和麻竹竹叶植硅体碳含量和干物质中的植硅体碳含量之间均呈极显著正相关(R2=0.79,P<0.01;R2=0.25,P<0.01)。3.不同浸提剂提取土壤有效硅与植硅体碳实验表明:四种提取剂所提取的土壤有效硅含量与麻竹竹叶植硅体含量之间存在极显著的相关性,其相关系数按如下次序递减:0.01 mol·L-1硫酸(R2=0.29,P<0.01)>水(R2=0.206,P<0.01)≈p H4.0醋酸-醋酸钠(R2=0.202,P<0.01)>0.025mol·L-1柠檬酸(R2=0.186,P<0.01)。四种浸提剂所提取的土壤有效硅含量与麻竹竹叶植硅体碳含量之间也存在极显著的相关性,其相关系数按如下次序递减:0.025mol·L-1柠檬酸(R2=0.342,P<0.01)>0.01 mol·L-1硫酸(R2=0.314,P<0.01)>p H4.0醋酸-醋酸钠(R2=0.306,P<0.01)>水(R2=0.187,P<0.01)。因此,在研究土壤有效硅含量与麻竹竹叶植硅体含量之间的相关性时,选用0.01 mol·L-1硫酸作为土壤有效硅的浸提剂是比较理想的。
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